ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ జనరేటర్లు - పరికరం, ఆపరేషన్ సూత్రం మరియు అప్లికేషన్

విద్యుత్ ఛార్జ్ - సమాన పరిమాణంలోని రెండు వ్యతిరేక ఛార్జీలు రద్దు చేయబడినప్పుడు దృగ్విషయం. వ్యతిరేక విద్యుత్ ఛార్జ్‌తో బలంగా ఛార్జ్ చేయబడిన రెండు శరీరాలు ఒకదానికొకటి చాలా దూరంలో ఉంటే, అప్పుడు వాటి మధ్య ఒక స్పార్క్ దూకుతుంది మరియు చిన్న పాపింగ్ శబ్దం వినబడుతుంది.

మరొకదానిపై విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన శరీరం యొక్క చర్య యొక్క శక్తి, దీని ఛార్జ్ యూనిట్‌గా తీసుకోబడుతుంది, దీనిని సంభావ్యత అంటారు. సంభావ్య వ్యత్యాసం వోల్టేజ్.

పొందడానికి మొదటి మార్గాలు విద్యుత్ ఛార్జీలు మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ క్షేత్రాలు వివిధ పదార్ధాల (బొచ్చు, ఉన్ని, పట్టు, తోలు మరియు ఇతర పదార్థాలు గాజు, రెసిన్, రబ్బరు మొదలైనవి). అదే సమయంలో, వోల్టేజీలు మరియు ఛార్జీలు చాలా తక్కువగా ఉన్నాయి. మెకానికల్ బదిలీ ద్వారా ఛార్జీల ఇండక్షన్ మరియు చేరడం ఫలితంగా వోల్టేజీలలో స్వల్ప పెరుగుదల సాధ్యమైంది.

తదనంతరం, అధిక వోల్టేజీలను పొందేందుకు, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ గైడెన్స్ (ఇండక్షన్) సూత్రం ఆధారంగా తిరిగే డిస్కులతో నిరంతరంగా పనిచేసే యంత్రాలు సృష్టించబడ్డాయి.అయినప్పటికీ, ఈ యంత్రాలు అధిక శక్తిని పొందడం సాధ్యం కాలేదు మరియు విద్యా సంస్థల భౌతిక కార్యాలయాలలో ప్రధానంగా పరికరాల వలె అప్లికేషన్‌ను కనుగొన్నాయి.

శరీరాల విద్యుదీకరణ మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇండక్షన్

విద్యుత్ ఛార్జీల శరీరానికి సందేశం అంటారు విద్యుద్దీకరణ… వ్యాసంలో వివరించబడింది శరీరాల విద్యుదీకరణ మరియు ఛార్జీల పరస్పర చర్య సానుకూల మరియు ప్రతికూల అయాన్లు ఏర్పడే ప్రక్రియ శరీరాల విద్యుదీకరణ ప్రక్రియ గురించి ఒక ఆలోచనను ఇస్తుంది: ఇది ఒక శరీరం నుండి మరొక శరీరానికి ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీని కలిగి ఉంటుంది.

అందువలన శరీరం యొక్క విద్యుత్ ఛార్జ్ శరీరంలోని అదనపు లేదా లోపం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఎలక్ట్రాన్లు… శరీరాన్ని వివిధ మార్గాల్లో విద్యుదీకరించడం సాధ్యమవుతుంది, వీటిలో ఘర్షణ, పరిచయం, దిశ, ఛార్జ్ బదిలీ సాంకేతికంగా ఉంటాయి.

రివర్స్ ప్రక్రియ - శరీరం యొక్క తటస్థ స్థితి (న్యూట్రలైజేషన్) పునరుద్ధరణ - తప్పిపోయిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను ఇవ్వడం లేదా దాని నుండి అదనపు వాటిని తొలగించడం.

రాపిడి ద్వారా విద్యుదీకరణ సమయంలో, బయటి నుండి సంప్రదింపు శరీరాలకు అదనపు ఛార్జీలు తెలియజేయకపోతే, రెండు శరీరాలు వేర్వేరు సంకేతాలతో ఒకే మొత్తంలో విద్యుత్తుతో ఛార్జ్ చేయబడతాయి. శరీరాలు కనెక్ట్ అయినప్పుడు, వాటి ఛార్జీలు పూర్తిగా తటస్థీకరించబడతాయి.

ఈ విధంగా, ఛార్జీలు సృష్టించబడవు లేదా నాశనం చేయబడవు, కానీ ఒక శరీరం నుండి మరొకదానికి మాత్రమే బదిలీ చేయబడతాయి. ఉదాహరణకు, విద్యుత్ ఛార్జీల పరిరక్షణ చట్టం యొక్క ఉనికిని ఇది మాకు ఒప్పిస్తుంది శక్తి పరిరక్షణ చట్టం.

స్టాటిక్ విద్యుత్ - విశ్రాంతి సమయంలో విద్యుత్ ఛార్జ్. రెండు నాన్-కండక్టర్స్ లేదా నాన్-కండక్టర్ మరియు మెటల్ (ఉదా. మోటారు డ్రైవ్ బెల్ట్‌లు) మధ్య ఘర్షణ ఫలితంగా సంభవిస్తుంది, కానీ తప్పనిసరిగా ఘన శరీరాలు కాదు.

కొన్ని ద్రవాలు లేదా వాయువుల ఘర్షణ నుండి కూడా స్థిర విద్యుత్ ఉత్పన్నమవుతుంది. చాలా పొడి చర్మం ఉన్న వ్యక్తులు విద్యుత్ ఛార్జీలను కూడబెట్టుకుంటారు. కదలిక సమయంలో (చర్మంపై ఫైబర్స్ రుద్దడం), ఫాబ్రిక్లో ముఖ్యమైన స్టాటిక్ ఎలెక్ట్రిక్ ఛార్జ్ ఏర్పడుతుంది, ఫాబ్రిక్ శరీరానికి కట్టుబడి మరియు కదలికను నిరోధిస్తుంది.

ఒక స్పార్క్ మొత్తం ద్రవ్యరాశిని మండించగల మండే మరియు పేలుడు వాతావరణంలో స్థిర విద్యుత్ ప్రమాదకరంగా మారుతుంది. ఈ సందర్భంలో, తేమ లేదా వికిరణం ద్వారా వాహకతను పెంచే కొన్ని లోహ పరికరం ద్వారా స్థిరమైన ఛార్జ్‌ను వెంటనే భూమి లేదా గాలిలోకి విడుదల చేయడం అవసరం.

ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇండక్షన్ - వైర్ సమీపంలో ఉన్న ఇతర ఛార్జీల ప్రభావంతో వైర్పై విద్యుత్ ఛార్జీలు కనిపించడం (దూరంలో శరీర విద్యుదీకరణ).

బాహ్య ఛార్జ్ యొక్క చర్యలో, కండక్టర్ యొక్క సమీప చివరలో ఛార్జ్ ప్రేరేపించబడుతుంది (పుడుతుంది), దీని సంకేతం బయటి నుండి పనిచేసే ఛార్జ్ యొక్క చిహ్నానికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది మరియు కండక్టర్ యొక్క చివరి చివరలో, a అదే గుర్తు యొక్క ఛార్జ్. ఈ సందర్భంలో, రెండు ప్రేరక ఛార్జీలు పరిమాణంలో సమానంగా ఉంటాయి, అనగా, ఇండక్షన్ వైర్‌పై ఛార్జీల విభజనను మాత్రమే కలిగిస్తుంది, కానీ వైర్‌పై మొత్తం ఛార్జ్‌ను మార్చదు (ప్రేరిత ఛార్జీల మొత్తం సున్నా కాబట్టి).

కండక్టర్ లోపల ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫీల్డ్ ఉండకూడదనే షరతు ద్వారా ప్రేరేపిత ఛార్జీల పరిమాణం మరియు వాటి స్థానం నిర్ణయించబడతాయి. అందువల్ల, ప్రేరేపిత ఛార్జీలు ఉంచబడతాయి, తద్వారా అవి సృష్టించే విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రేరక ఛార్జ్ ద్వారా సృష్టించబడిన వైర్ లోపల ఉన్న ఫీల్డ్‌ను నాశనం చేస్తుంది.

ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇండక్షన్ యొక్క ఉదాహరణ: ఛార్జ్ చేయని ఎలక్ట్రోస్కోప్‌లో విద్యుత్ చార్జీలు, ధనాత్మక మరియు ప్రతికూల రెండూ సమాన మొత్తంలో ఉంటాయి మరియు అందువల్ల ఎలక్ట్రోస్కోప్ విద్యుదీకరించబడదు.

ధనాత్మక చార్జ్ ఉన్న గాజు కడ్డీ దానిని సమీపిస్తే, ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు ఏకకాలంలో దానికి ఆకర్షితులవుతాయి మరియు ఎలక్ట్రోస్కోప్ యొక్క ధనాత్మక చార్జ్ ఏకకాలంలో తిప్పికొట్టబడుతుంది.

ప్రతికూల ఛార్జ్ గాజు కడ్డీకి దగ్గరగా కేంద్రీకృతమై, దానికి అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, అయితే సానుకూల ఛార్జ్ తిప్పికొట్టబడుతుంది మరియు అందువల్ల ఎలక్ట్రోస్కోప్ వెనుక భాగంలో ఉంటుంది - ఇది ఉచితం.

ఎలక్ట్రోస్కోప్ ఇప్పుడు విద్యుద్దీకరించబడింది. అయితే, ఈ పరిస్థితి ఎక్కువ కాలం ఉండదు. గ్లాస్ రాడ్‌ను తొలగించడం విలువైనది, ఎందుకంటే ఛార్జ్‌ను సానుకూల మరియు ప్రతికూలంగా విభజించడం ఉల్లంఘించినందున, ఎలక్ట్రోస్కోప్ యొక్క తటస్థ స్థితి పునరుద్ధరించబడుతుంది మరియు దాని ఆకులు వాటి అసలు స్థానానికి తిరిగి వస్తాయి.

ఎలక్ట్రోస్కోప్ - శరీరం ఏ ఛార్జ్‌తో విద్యుద్దీకరించబడిందో నిర్ణయించడం సాధ్యమయ్యే పరికరం. ఇది పైభాగంలో ఒక బంతి లేదా ప్లేట్‌తో ఒక మెటల్ రాడ్ మరియు దిగువన రెండు ఫ్రీ-హాంగింగ్ మెటల్ షీట్‌లను కలిగి ఉంటుంది. ఎలక్ట్రోస్కోప్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రంపై ఆధారపడి ఉంటుంది: ఒకే పేరుతో ఉన్న శరీరాలు ఒకదానికొకటి వికర్షిస్తాయి (చూడండి — ఎలక్ట్రోస్కోప్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం).

ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇండక్షన్ కారణాలలో ఒకటి ప్రకృతిలో మెరుపు, - వాతావరణ స్టాటిక్ విద్యుత్ యొక్క అత్యంత శక్తివంతమైన మరియు ప్రమాదకరమైన అభివ్యక్తి.

మెరుపు ఇది మేఘం యొక్క వ్యక్తిగత భాగాలు, వ్యక్తిగత మేఘాలు, మేఘం మరియు భూమి మధ్య, భూమి నుండి మేఘానికి మధ్య వాతావరణ విద్యుత్ విడుదల. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, మెరుపును తక్కువ వ్యవధిలో ఉండే విద్యుత్ ప్రవాహంగా నిర్వచించవచ్చు, విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌లను సమం చేసే విద్యుత్ స్పార్క్.

35 ఉరుములు మరియు మెరుపుల గురించి తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

వాన్ డి గ్రాఫ్ ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ జనరేటర్

శాస్త్రీయ మరియు సాంకేతిక ప్రయోజనాల కోసం (ఉదాహరణకు, న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్, రేడియోబయాలజీ, ఎక్స్-రే థెరపీ, మెటీరియల్ టెస్టింగ్, లోపాలను గుర్తించడం మొదలైనవి), అనేక మిలియన్ వోల్ట్ల వోల్టేజీలను ఉత్పత్తి చేయగల పరికరాలు అవసరం.

ఇటువంటి పరికరాలు అధిక ప్రత్యక్ష వోల్టేజీతో సాంకేతికంగా అధునాతన ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ జనరేటర్లు. వాటిలో అత్యంత ప్రసిద్ధమైనది వాన్ డి గ్రాఫ్ జనరేటర్, దీనిని 1829లో ఒక అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త రూపొందించారు. రాబర్ట్ వాన్ డి గ్రాఫ్ (1901 - 1967).

7 మెగావోల్ట్ల వోల్టేజీతో వాన్ డి గ్రాఫ్ జనరేటర్ (1933).

జనరేటర్ అనేది ఇన్సులేటింగ్ మెటీరియల్ యొక్క పొడవైన బోలు కాలమ్‌పై అమర్చబడిన మెటల్ బోలు బంతి. బంతి యొక్క కొలతలు మరియు కాలమ్ యొక్క ఎత్తు జనరేటర్ యొక్క అవసరమైన వోల్టేజ్ యొక్క పరిమితి ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి (ఉదాహరణకు, 5 MV యొక్క వోల్టేజ్ కలిగిన జనరేటర్ కోసం, బంతి యొక్క వ్యాసం 5 మీటర్లకు చేరుకుంటుంది). ఇన్సులేటింగ్ పదార్థం యొక్క అంతులేని బెల్ట్ (పట్టు, రబ్బరు) కాలమ్ లోపల కదులుతుంది, ఇది గోళానికి ఛార్జీలను బదిలీ చేయడానికి కన్వేయర్‌గా పనిచేస్తుంది.

మీరు పైకి కదులుతున్నప్పుడు, మూలం యొక్క ఒక పోల్‌కి కనెక్ట్ చేయబడిన బ్రష్‌ను దాటి పరికరం దిగువన స్ట్రిప్ నడుస్తుంది డైరెక్ట్ కరెంట్ సుమారు 10,000 V వోల్టేజ్ (సరియైన రెక్టిఫైయర్ ఈ మూలంగా ఉపయోగపడుతుంది) తన మొదటి ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ జనరేటర్‌లను రూపొందించడంలో, వాన్ డి గ్రాఫ్ పరికరాన్ని ఉపయోగించాడు వాక్యూమ్ ట్యూబ్‌తో.

వాన్ డి గ్రాఫ్ ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ జనరేటర్ పరికరం

ఈ బ్రష్ యొక్క చిట్కాల నుండి, ఛార్జీలు బెల్ట్‌పైకి ప్రవహిస్తాయి, ఇది వాటిని బంతి లోపలికి తీసుకువెళుతుంది మరియు రెండవ బ్రష్ ద్వారా అవి బంతి యొక్క బయటి ఉపరితలంపైకి వెళతాయి.టేప్ యొక్క ఛార్జ్ చేయని భాగాన్ని క్రిందికి తరలించే ప్రక్రియను మెరుగుపరచడానికి, ఛార్జ్ చేయబడిన బంతి నుండి తొలగించబడిన బ్రష్ల సహాయంతో వ్యతిరేక సంకేతం యొక్క ఆరోపణలు బదిలీ చేయబడతాయి.

ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇండక్షన్ కారణంగా, బ్రష్‌పై ప్రతికూల ఛార్జ్ కనిపిస్తుంది, ఇది బెల్ట్ యొక్క అవరోహణ భాగానికి ఉత్సర్గ ద్వారా తీసుకువెళుతుంది. ఈ ఛార్జ్ అప్పుడు బ్రష్ మరియు గ్రౌన్దేడ్ లోయర్ రోలర్కు బదిలీ చేయబడుతుంది, దీని ద్వారా అది భూమికి డిస్చార్జ్ చేయబడుతుంది.

టేప్ కదులుతున్నప్పుడు, బంతి యొక్క వ్యాసం మరియు దాని నుండి మరొక ఎలక్ట్రోడ్ లేదా భూమికి దూరం ద్వారా నిర్ణయించబడిన ముందుగా నిర్ణయించిన థ్రెషోల్డ్ విలువను చేరుకునే వరకు బంతిపై ఛార్జ్ పెరుగుతుంది.

టేప్ కదులుతున్నప్పుడు, బంతి యొక్క వ్యాసం మరియు దాని నుండి మరొక ఎలక్ట్రోడ్ లేదా భూమికి దూరం ద్వారా నిర్ణయించబడిన ముందుగా నిర్ణయించిన థ్రెషోల్డ్ విలువను చేరుకునే వరకు బంతిపై ఛార్జ్ పెరుగుతుంది.

వోల్టేజ్ పెంచడానికి, అటువంటి రెండు పరికరాలు వ్యవస్థాపించబడ్డాయి, దీనిలో బంతులు వ్యతిరేక సంకేతాల ఛార్జీలను అందుకుంటాయి. కాబట్టి, ఉదాహరణకు, 10 MV వోల్టేజీని పొందడానికి, రెండు జనరేటర్లు ఉపయోగించబడతాయి, భూమికి సంబంధించి +5 MV మరియు -5 MV వరకు ఛార్జ్ చేయబడతాయి మరియు వోల్టేజ్ వద్ద విచ్ఛిన్నమయ్యే అవకాశం తక్కువగా ఉండే విధంగా ఒకదానికొకటి దూరం వద్ద వ్యవస్థాపించబడుతుంది. ఇచ్చిన దానికంటే ఆఫ్ చేయబడింది.

ప్రస్తుతం, వాన్ డి గ్రాఫ్ డిజైన్‌ను పునరావృతం చేసే వాటితో సహా ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ జనరేటర్ల యొక్క వివిధ నమూనాలు పెద్ద సంఖ్యలో ఉన్నాయి. అవి భౌతిక ప్రయోగాలకు మరియు వినోదం మరియు యాక్షన్ ప్రదర్శనలకు ఆకర్షణగా ఉపయోగించబడతాయి. స్థిర విద్యుత్.

ఇది ఆసక్తికరంగా ఉంది: ట్రైబోఎలెక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్ నానోజెనరేటర్ (TENG)